提高双级矩阵变换器电压传输比研究

双级矩阵变换器TSMC)是矩阵变换器的新型拓扑结构。TSMC采用传统的交-直-交2级变换结构，整流级为13/2矩阵变换器，逆变级与传统的三相全桥逆变器相同。与传统的交-直-交换器和矩阵变换器相比，TSMC[1-2]在[1-2]:1)CMC的一系列优点,如优良的输入输出性能、能量可双向流通、中间级不需要大电感或大电容作为储能;2)与CMC与换流方式和控制技术相比，系统稳定性更高，功率损耗更小；3)因为TSMC采用两级结构,整流级可以拖动多个逆变级，实现多个负载的供电；4)在特殊情况下可以进一步减少TSMC与开关数量相比，CMC来说TSMC钳位电路更简单。与常规矩阵变换器一样，双级矩阵变换器的最大电压利用率为0.这在很大程度上影响了其推广应用。与常规矩阵变换器一样，双级矩阵变换器的最大电压利用率为0.866在很大程度上影响了其推广和应用。目前，提高双矩阵变换器电压传输比的方法有两种：一是改进调制策略；二是改变拓扑结构，提高电压传输比。此前，国内外学者对改进提出了提高TSMC研究电压传输比的重点是改进调制策略和开关模式。文献[3-4]采用过载调制方法提高电压传输比，但该调制策略同时在输出电压和电流中引入大量谐波，影响其输出性能。文献[5-6]通过改变逆变级拓扑结构来提高电压传输比。文献[7-9]利用Z源网络的升压特性，将Z源网络添加到矩阵变换器中，以提高电压传输比，但破坏了矩阵变换器全硅化的特性，增加了系统体积。本文提出了一种新型的双级矩阵变换器拓扑结构quasi-Z源网引入双级矩阵变换器，分析拓扑电路结构的基本原理quasi-Z提高双级矩阵变换器的电压传输比。最后通过Matlab/Simulink结果表明，这种拓扑结构可以提高电压传输比。1quasi-Z双级矩阵变换器的最大电压传输比仅为0.866,利用quasi-Z源网络的升降压功能[10]，quasi-Z源与双矩阵变换器相结合，提出了一种新的拓扑结构，继承了双矩阵变换器的优点，具有可调的升降压功能，从而提高了双矩阵变换器的电压传输比，quasi-Z如图1所示。abcLb2ScSbSaS6S5S4S3S2S1SBnSAnSCnSCpSApSBpABCLc2La1La2Cc1Cc2Ca1Cb2Cb1Ca2双向开关Lb1Lc1图1quasi-Z双级矩阵变换器拓扑结构Fig.1Topologicalstructureofquasi-ZTSMC如图1所示,在每个相输入端添加1个quasi-Z源网络,quasi-Z源网其拓扑结构的对称性和电感，源网络由两个电感、两个电容和一个换相开关组成La1、La2、Lb1、Lb2、Lc1、Lc2大小相等，电容相同Ca1、Ca2、Cb1、Cb2、Cc1、Cc2大小相等。电感电流相等，电感两端电压相等，电容电流相等。电感电流相等，电感两端电压相等，电容电流相等。quasi-Z拓扑结构有两种状态：直通状态和非直通状态。当quasi-Z当源双矩阵变换器直接工作时，开关Sx(x=a、b、c)断开时，输入三相电流通过quasi-Z源网络储存能量，起到升压作用；开关Sx(x=a、b、c)导通时quasi-Z源双矩阵变换器在非直接状态下工作，系统处于普通模式。假设在开关周期中TS内,quasi-Z在直通状态下工作的时间是源双级矩阵变换器T0.非直接工作的时间是T1.因此，直接状态的比例为D=T0/TS。当quasi-Z在非直接状态下，源双级矩阵变换器工作：iaibi?c=